经过上两期关于线粒体基础实验的介绍，相信各位老师对线粒体研究中的基本实验已经有了一定的了解。今天，我将为大家分享一篇极具启发性的正刊文章——“细胞ATP需求产生代谢上不同的线粒体亚群”。希望这篇文章能够激发大家的研究思路。

从文章的标题来看，研究人员发现了一组新的线粒体亚型，这确实引人关注。为了更深入地理解这项研究，我们可以尝试将其转化为经典的“基因A通过机制B在表型C中调控功能D”的模式进行解读。一般认为，线粒体通过氧化磷酸化（OXPHOS）来生成ATP以供能，但实际上，线粒体也参与多种代谢物的生物合成。研究表明，线粒体通过氧化通路生成ATP，并通过还原通路以谷氨酸为原料合成脯氨酸与鸟氨酸。

本文的核心基因A通过STRING PPI分析获得。通过蛋白质相互作用（PPI）分析，将参与线粒体代谢的酶分为不同的簇，具体包括参与TCA循环的簇、参与氨基酸生物合成的簇以及参与单碳代谢的簇。其中，P5CS（由ALDH18A1基因编码）作为脯氨酸与鸟氨酸的限速酶，连接了这三个簇，位于簇2。

进一步研究发现，P5CS在血清饥饿的成纤维细胞中与线粒体基质蛋白丙酮酸脱氢酶（PDH）具有相似的分布。当给予血清时，细胞会增殖，P5CS会形成丝状结构，同时细胞总的P5CS蛋白水平保持不变。而在半乳糖培养基中，细胞仅依赖OXPHOS生成ATP，这时P5CS的丝状结构变得更加明显。

值得注意的是，尽管P5CS的总量没有变化，但含有P5CS的线粒体占比却降低。当OXPHOS需求增加时，P5CS会聚集成一种新的线粒体亚群，即P5CS-线粒体，而这种亚群缺乏ATP合酶，且其膜电位显著高于缺乏P5CS的线粒体。由于ATP合酶对线粒体内膜的褶皱结构形成至关重要，P5CS-线粒体因缺乏ATP合酶而几乎失去了嵴结构，而缺乏P5CS的线粒体则显示出明显的嵴。

鉴于P5CS在脯氨酸与鸟氨酸生物合成中的关键作用，研究者进一步探讨了P5CS-线粒体的代谢功能。这些线粒体虽缺乏嵴结构和ATP合酶，但在氧化培养条件下，仍能维持细胞内脯氨酸水平，并未损害细胞合成谷氨酸、脯氨酸与鸟氨酸的能力。这表明在应激状态下，细胞中存在调节这些氨基酸合成的机制。

此外，研究还发现，当ATP合酶与P5CS分离时，补充鸟氨酸与脯氨酸会导致这种分离现象消失。同时，线粒体动力学也可能调控P5CS-线粒体的形成，相关研究显示，敲除MFN1/2或DRP1会对P5CS-线粒体的形成产生明显影响。

在胰腺癌样本中，研究团队观察到P5CS-线粒体的存在，以及与其相对应的无ATP合酶与无嵴的表型，这可能是肿瘤细胞的一种生存策略。

总而言之，在应激条件下，线粒体动力学介导P5CS形成一种无嵴、无ATP合酶的新型线粒体，专责氨基酸合成。接下来一些值得探讨的问题包括：除了能量代谢和脯氨酸、鸟氨酸合成外，还有哪些线粒体类型？P5CS是否具有其他功能？在不同疾病模型中，此类无嵴线粒体如何影响疾病的进展？这些疑问期待各位老师的进一步研究。

另外，以P5CS mitochondrial为关键词在Pubmed上找到共26篇相关论文，若再加上cancer限制，则只剩7篇。这是否让大家充满了探索的热情呢？尊龙凯时能为您提供文章中提到的绝大多数线粒体相关实验，欢迎咨询，近期还有线粒体实验65折优惠!